二`科學的創新7
神奇的光導纖維
“烽火戲諸侯”——一個婦孺皆知的故事。這是古老的“諸侯”看“烽火”。
這“諸侯”看“烽火”，一直持續了幾千年：信號彈、信號燈以及船艦之間或其他場合的閃光聯係等等。
這些，都是利用火光進行通信聯係的例子。利用火光(或自然光)進行雙向通信聯係或者單向傳遞信號，就是“光通信”。
顯然，這些光在向“四麵八方”的直線傳播過程中衰減很快，不易保密，不易反映複雜的通信內容。所以，這種通信技術長期“雪擁藍關馬不前”。
美國發明家貝爾(1847～1922)發明電話的故事廣為人知。但是，他的另一項更重要的探索和發明，許多人就不知道了。
1880年，貝爾和他的助手們巧妙構思——用陽光來傳遞語言信息，發明了一種叫做“光話機”的通話裝置。
這個“光話機”的發信部分，主要由一塊極薄的鍍銀雲母鏡片構成，它能隨著聲音的大小做強弱不同的振動。通話的時候，先把鏡片放到陽光能直接照射到的地方，然後對準鏡片說話。這時，鏡片就隨著聲波的變化發出或強或弱的輕微振動。這樣，鏡子反射的太陽光束也隨之產生相應的抖動；再把這光束照到一小片硒電池上，把光信號變成電信號。最後，電信號通過電線和電話接收機相連，就複製出發話人發出的語言了。
但是，貝爾的試驗沒有達到預期的效果——通過“光話機”所聽到的隻是一片模模糊糊的、類似人聲的咕嚕聲，而沒有聽到清晰的語言；同時，這次實驗傳輸的距離僅有725米，顯然沒有實用價值。
然而，這部夭折的“光話機”卻極大地啟迪了後人對光通信的研究。
科學的發展，使人們認識到光是一種波長極短(對應於頻率極高)的電磁波，因此容量特別大，很適於現代通信。
然而，用火光或像貝爾那樣用自然光作為光通信的光源，是不理想的——它的亮度、頻率及光束能量的集中性等都較差。因此，必須尋找一種具有更多優越性的光，才能為現代光通信開辟新的道路。在這種背景下，“光之驕子”——激光在1960年5月降生。
從此，人們就向往用激光實現高質量的通信。
最初，人們隻是把激光用於空間通信。這種激光通信現在已經應用於許多短距離通信，並且將用於衛星通信和星際間的通信。
但是，由於激光波長很短，在空間傳播要受到許多障礙和幹擾——塵埃、雲霧、雨雪等等都會對它進行散射和吸收，消耗它的能量，所以影響傳輸信息的質量和穩定性。另一個缺點是，誰都可以接受到這些信號，難於保密。
為了消除這些弊端，人們想到了用電線、電纜傳遞信息的經驗，試圖讓激光在某種導體中通過，於是人們又開始了新的探索。
其實，早在1854年，英國物理學家丁鐸爾(1820～1893)在皇家學會的一次講演中就指出，光可以沿著盛水的彎曲管道傳輸。1870年，他做的一個有趣實驗，就可以看成是這種探索的源頭。他在一個裝滿水的容器的側壁上鑽上一個小孔，讓水噴到地麵。然後，他用光從容器上方照射水麵。這時，他發現射入水中的光，竟隨著水從小孔噴出並同水流一起沿著弧線落到地麵，在地麵上形成了一個光斑。
1927年，英國電視發明家約翰·羅吉·貝爾德首先指出，用光的全反射現象製成的石英纖維可以解析圖像，並因此獲得兩項專利。他的這個看法被美國的豪塞爾在1929年用實驗進一步(在傳輸電視圖像上)證實。
1930年，德國人拉姆建議把彎曲的纖維集合成束狀來傳輸光學圖像。20世紀30年代，希臘的一位玻璃工人發現光能毫無散射地從玻璃棒的一頭傳到另一頭。
從1951開始，荷蘭人範赫爾進行製造柔軟纖維鏡的探索。
1955年，在倫敦英國學院工作的卡帕尼博士，最早發明了用玻璃纖維製成的“光導纖維”——“光纖”。但它最初也隻是在醫學上用來改進內窺鏡。大致同時，在密歇根大學工作的美國發明家勞倫斯·科蒂斯，用一根表麵覆蓋著玻璃的透明塑料細纖維作為胃鏡來窺視胃的內部，也獲得成功。前麵丁鐸爾觀察到的現象終於得到了實際應用。
1958年，有人用2 500根細玻璃纖維試製出了醫學上的內窺鏡，可以伸進人的胃裏作檢查。此外，美國心髒收縮鏡公司還用消毒過的玻璃纖維製成了支氣管鏡。
好，我們還是結束“向後看”，回到“消除用激光進行空間通信的弊端”這個問題上來。現在，激光發明了。於是，“光纖通信”——利用激光在光纖中(而不是在廣大空間)傳遞信息的通信方式應運而生。